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第10章 串行通信與接口,第8章 串并行通信與接口,教學(xué)重點 串、并行接口的特點 8255A的工作方式和編程 8255A的0、 1方式及其應(yīng)用 8251A、8250的初始化編程,教學(xué)難點,8255A方式1、方式2與CPU的連接和應(yīng)用 8251A與CPU的連接和應(yīng)用,1 串行通信的基本概念 串行通信：指利用一條數(shù)據(jù)傳輸線將數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。 特點：通信電路簡單，成本低，適用于遠程通信，但傳輸速度慢。,10.1 可編程串行通信接口芯片8251,現(xiàn)在的臺式PC機一般至少有兩個RS232串行口COM1和COM2，通常COM1使用的是9針D形連接器，而COM2使用的是老式的DB25針連接器。,一、數(shù)據(jù)傳送方向 串行通信時，數(shù)據(jù)通信在兩個站之間進行傳送，如微機與微機之間，微機與終端之間?？煞譃槿缦氯N傳送方式。,二、波特率與收/發(fā)時鐘,串行傳輸速率也稱波特率（Baud Rate） 每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)bps 字符中每個二進制位持續(xù)的時間長度都一樣，為數(shù)據(jù)傳輸速率的倒數(shù) 常用的波特率為110、300、600、1200、400、4800、9600 和19200 波特或更高。,（1）串行傳輸速率,字符速率與波特率兩者關(guān)系,字符速率：每秒鐘傳輸?shù)淖址麛?shù)。 波特率：指單位時間內(nèi)傳送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。單位為：b/s,例: 異步傳輸過程， 設(shè)每個字符對應(yīng)1個起始位、7個信息位、1個奇偶校驗位和1個停止位，如果波特率為1200bps，那么，每秒鐘能傳輸?shù)淖畲笞址麛?shù)為1200/10120個。,傳送每位信息所占用的時間為： Td=1 秒/1200=0.833 毫秒,（2） 發(fā)送/接收時鐘 在異步通信方式進行通信時，發(fā)送端需要用時鐘來決定每1位對應(yīng)的時間長度，接收端也需要用一個時鐘來測定每1位的時間長度，前一個時鐘叫發(fā)送時鐘，后一個時鐘叫接收時鐘。這兩個時鐘的頻率可以是波特率的數(shù)倍，一般取16倍、32倍或64倍。這個倍數(shù)就稱為波特率因子。,發(fā)送/接收時鐘頻率與波特率之間的關(guān)系為： 發(fā)送/接收時鐘頻率=n發(fā)送/接收波特率，其中n稱為波特因子，一般n=1，16，32，64 。,例：要求傳輸速率為1200 bps 當(dāng)選擇n=16時，表明一位數(shù)字信號中有16個時鐘脈沖，故發(fā)送/接收時鐘頻率為： 120016=19.2kHz,接收端檢測到線路為低，過8個（假定波特因子為16）接收時鐘周期后，如果還為低，則認(rèn)為接收到一個起始位，則隨后每過16個接收時鐘周期后，接收到一個數(shù)據(jù)位。,3.串行通信的兩種基本方式,在串行通信中，有兩種最基本的通信方式： 同步通信（Synchronous Data Communication） 異步通信（Asynchronous Data Communication）,（1）異步通信及其協(xié)議,異步通信是指以字符為單位傳送數(shù)據(jù)，用起始位和停止位標(biāo)識每個字符的開始和結(jié)束字符，兩次傳送時間隔不固定。,串行異步通信以字符為單位進行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議。,起始位：先發(fā)出一個邏輯“0”信號，表示開始傳輸字符。 數(shù)據(jù)位：緊跟著起始位之后，數(shù)據(jù)位可為58 位，先傳送最低有效位。最后傳送最高有效位。,奇偶校驗位：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)為偶數(shù)稱為偶校驗，反之為奇校驗，通過編程可以設(shè)定為奇校驗、偶校驗或無校驗。,停止位： 一個數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束標(biāo)志，可以是1 位、1.5 位、2 位的高電平。 空閑位： 處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有數(shù)據(jù)傳送。,異步通訊為了可靠地傳送數(shù)據(jù)，在每次傳送數(shù)據(jù)的同時，附加了一些標(biāo)志位。在大量數(shù)據(jù)傳送時，為了提高速度，就去掉這些標(biāo)志，這就是同步通訊。采用同步傳送，在數(shù)據(jù)塊開始處要用同步字符來指示，并在發(fā)送端和接收端之間要用時鐘來實現(xiàn)同步。,同步方式： 單同步、雙同步、外同步。 單同步：傳送數(shù)據(jù)前先傳送1個同步字符。 雙同步：傳送數(shù)據(jù)前先傳送2個同步字符。 外同步：使用一條專用線路傳輸同步字符，使收發(fā)及接收方同步。,提高電平擺幅RS232-C標(biāo)準(zhǔn) 采用平衡式傳輸RS422/RS485 采用電流信號20mA電流環(huán) 利用電話線和聲頻信號調(diào)制/解調(diào) 調(diào)制（Modulating）：把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電話線路上可傳送的模擬信號。 解調(diào)（Demodulating）： 將電話線路上的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 調(diào)制解調(diào)器（MODEM）： 具有調(diào)制和解調(diào)功能的聯(lián)合裝置。,串行數(shù)據(jù)的遠傳,可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口，但通信距離較近(12m)。若距離較遠，可附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。,美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定的通用標(biāo)準(zhǔn)串行接口。設(shè)計目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器。 現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE的標(biāo)準(zhǔn)接口。 DTE數(shù)據(jù)終端設(shè)備，例如計算機 DCE數(shù)據(jù)通信設(shè)備（數(shù)傳機），例如調(diào)制解調(diào)器） 可實現(xiàn)遠距離通信，也可近距離連接兩臺微機 屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層：物理層,串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C,DTE,DCE,DCE,DTE,調(diào)制解調(diào)器,調(diào)制解調(diào)器,計算機,計算機,電話線,RS-232C 接口,RS-232C 接口,RS-232C接口的使用場合,232C接口標(biāo)準(zhǔn)使用一個25針連接器。絕大多數(shù)設(shè)備只使用其中9個信號，所以就有了9針連接器。,RS-232C的連接,微機利用232C接口連接調(diào)制解調(diào)器，用于實現(xiàn)通過電話線路的遠距離通信。 微機利用232C接口直接連接進行短距離通信。這種連接不使用調(diào)制解調(diào)器，所以被稱為零調(diào)制解調(diào)器（Null Modem）連接。,連接調(diào)制解調(diào)器,電話線,MODEM,微機,2 3 4 5 6 7 8 20 22,2 3 4 5 6 7 8 20 22,MODEM,2 3 4 5 6 7 8 20 22,微機,2 3 4 5 6 7 8 20 22,標(biāo)準(zhǔn)TTL電平（正邏輯） “1”電平：3.5V5V “0”電平：0V0.8V,相互轉(zhuǎn)換,RS232C電器特性 在數(shù)據(jù)線TXD和RXD上： 邏輯1=3V15V 邏輯0=3V15V 在控制線和狀態(tài)線RTS、CTS、 DSR、DTR和DCD上： 信號有效3V15V 信號無效3V15V,一、8251A 基本性能 兩種傳送方式：同步和異步傳送。 同步傳送：58 位/字符，內(nèi)部或外部同步可自動插人同步字符。 異步傳送：58 位/字符，時鐘速率為通信波特率的1、16 或64 倍。,10.2 可編程串行通信接口芯片8251A,可自動產(chǎn)生、檢測和處理終止字符，可產(chǎn)生1、1.5 或2 位的停止位。 波特率在同步方式時為064Kbps，異步方式時為019.2Kbps。 全雙工、雙緩沖器發(fā)送器和接收器。 出錯檢測：具有奇偶、溢出和幀錯誤等檢測電路。,RXD,3.8251A的接口信號,（1） 8251A與CPU接口信號,片選信號 CS*為低電平時，8251A被選中 數(shù)據(jù)信號 讀寫控制信號 RD*為讀信號 WR*為寫信號 C/D*為控制/數(shù)據(jù)信號,8251A 與外設(shè)的接口信號 8251A 與外設(shè)的接口信號分兩類： （1）收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號 /DTR （Data Terminal Ready），數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號，輸出，低電平有效。表明8251可以接收數(shù)據(jù)。 /DSR （Data Set Ready），數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好，輸入，低電平有效，表示外設(shè)或調(diào)制解調(diào)器已準(zhǔn)備好。,收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號 TxRDY（Transmit Data） 指示8251的發(fā)送緩沖器為空。通過中斷，可以通知CPU，CPU可以向8251發(fā)送緩沖器寫入1個字節(jié)數(shù)據(jù)以發(fā)送。,TxE（Transmit Empty） 并串轉(zhuǎn)換器為空。,SYNDET/BD（Synchronous Detection）/BD(Break Detection)， 雙引腳功能線。同步檢測信號，只用于同步方式。 采用內(nèi)同步，接收方收到同步字符時，SYNDET輸出高，表示達到同步，后面就是有效數(shù)據(jù)。,采用外同步時，外部字符由SYNDET輸入或輸出。對接收方，當(dāng)SYNDET有效時，表示達到同步，后面的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。 異步方式下，接收方連續(xù)收到8個0, SYNDET/BD變?yōu)楦唠娖?，表示處于?shù)據(jù)斷缺狀態(tài)。,RxRDY（Receptor Ready），接收器準(zhǔn)備好信號，用來表示當(dāng)前8251A 已經(jīng)從外部設(shè)備或調(diào)制解調(diào)器接收到一個字符，等待CPU 取走。 在中斷方式時，RxRDY 可以作為中斷請求信號。,/RTS （Request To Send），請求發(fā)送信號，輸出，低電平有效，表示8251打算發(fā)送數(shù)據(jù)。 /CTS （Clear To Send），清除請求發(fā)送信號，輸入，低電平有效，這是調(diào)制解調(diào)器對8251A 的/RTS信號的響應(yīng)，它是由外設(shè)發(fā)送8251A 的，當(dāng)/CTS為低電平時，8251A 才能進行發(fā)送操作。,/RTS ，/CTS， /DTR ，/DSR 是狀態(tài)寄存器中對應(yīng)位RTS、CTS、DTR、DSR的取反。,（2）數(shù)據(jù)信號 TxD（Transmit Data），發(fā)送器數(shù)據(jù)輸出 RxD（Receiver Data），接收器數(shù)據(jù)輸入,時鐘、電源和地 CLK，工作時鐘，由外部時鐘源提供。為芯片內(nèi)部電路提供定時，它不等于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時鐘。0.74MHz3.1MHz。 在異步方式下，CLK 的頻率要大于接收器或發(fā)送器輸入時鐘頻率的45 倍。 在同步方式下，CLK 的頻率要大于接收或發(fā)送輸入時鐘的30 倍。,RESET 高電平復(fù)位，使收、發(fā)處于空閑狀態(tài)。,TxC （Transmitter Clock），發(fā)送器的時鐘輸入，用來控制發(fā)送字符的速度。 RxC （Receiver Clock），接收器時鐘輸入，用來控制接收字符的速度，其頻率選擇和TxC 一樣。 Vcc，電源輸入 GND，地,四、8251A 的編程 8251A 為可編程的串行接口芯片，在使用之前必須對它進行初始化編程，規(guī)定其工作方式，傳輸?shù)牟ㄌ芈?、字符格式等?初始化編程必須在系統(tǒng)復(fù)位（RESET）以后，在8251A 工作之前進行。,8251A 的編程包括兩個方面的內(nèi)容： （1）由CPU 發(fā)出控制字，即方式命令字和操作命令控制字。 方式命令字是規(guī)定8251A 的工作方式。 操作命令字直接使8251A 處于規(guī)定的工作狀態(tài)，準(zhǔn)備接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。 復(fù)位后，必須先向8251寫入方式命令字。,（2）由8251A 向CPU 送出的狀態(tài)字。 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，常常需要檢測8251A 的工作狀態(tài)，如檢測傳送中是否產(chǎn)生錯誤。,方式命令字,操作命令字,TxEN1，允許8251發(fā)送數(shù)據(jù)。 DTR1，表示8251工作正常，可以與modem收發(fā)數(shù)據(jù)。 RxEN1，允許8251接收數(shù)據(jù)。 ，則使8251一直發(fā)送0信號。正常通信時，應(yīng)設(shè)SBRK0。,ER1，則清除狀態(tài)寄存器的3個出錯標(biāo)志。 PE（奇偶校驗出錯標(biāo)志） OE（接收數(shù)據(jù)被覆蓋標(biāo)志） FE（幀數(shù)據(jù)格式錯誤，接收的停止位不為1）,RTS1，使/RTS為低，表示8051要求發(fā)送數(shù)據(jù)。 IR1，使8251復(fù)位。軟件復(fù)位。 EH在同步方式下有效。EH1，表示8251開始搜索同步字符。,狀態(tài)寄存器,PE 、OE、 FE置為1，表示有錯誤發(fā)生，但8251不停止收/發(fā)。 TxRDY=1，表示發(fā)送緩沖器為空。 TxRDY管腳表為1的條件： （1）發(fā)送緩沖器為空 （2）/CTS0 （3）TxEN1 一般，可以查詢TxRDY。用TxRDY管腳中斷。,若要查詢8251A 接收器是否準(zhǔn)備好，可用下列程序?qū)崿F(xiàn)： MOV DX，3F9H ；狀態(tài)口 NEXT： IN AL，DX ；讀狀態(tài)口 AND AL，02H ；查詢D1=1？ JZ NEXT ；未準(zhǔn)備好，轉(zhuǎn)NEXT 等待 MOV DX，3F8H ；數(shù)據(jù)口地址送DX IN AL，DX,設(shè)8251A 工作于異步方式，波特率系數(shù)為16，具有7 位數(shù)據(jù)位，1 位停止位，偶校驗，發(fā)送、接收允許，設(shè)端口地址為3F8H 和3F9H，試編程初始化。 分析：根據(jù)題目要求，可以確定方式命令字為：01111010B，即7AH。而操作命令字為00110111B，即37H,則初始化程序如下： MOV DX，3F9H MOV AL，7AH ；送方式命令字 OUT DX，AL MOV AL，37H OUT DX，AL ；設(shè)操作命令字，允許接收與發(fā)送，清錯 ；誤標(biāo)志，使RTS 和DTR 有效,利用兩片8251A 通過標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS-232C 實現(xiàn)兩臺8086 微機之間的異步串行通信。設(shè)兩臺微機中8251A 的命令端口地址為均3F9H，數(shù)據(jù)端口地址均為3F8H,初始化程序由兩部分組成： 將一方定義為發(fā)送方，發(fā)送方CPU 查詢到TxRDY 有效時，則CPU 向8251A 并行輸出一個待發(fā)送的字節(jié)數(shù)據(jù)； 將對方定義為接收方，接收方CPU 查詢到RxRDY 有效時，則從8251A 輸入一個已接收到的字節(jié)數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)傳送完畢為止。,設(shè)8255A 的4 個端口地址分別為0C0H、0C1H、0C2H 和0C3H，要求用按位置位/復(fù)位控制字使PC6 輸出方波信號，試編程實現(xiàn)。 設(shè)8255A 接到系統(tǒng)中，端口A、B、C 及控制口地址分別為220H、221H、222H 及223H，工作在方式0，試編程將端口B 的數(shù)據(jù)輸入后，從端口C 輸出，同時，將其取反后從端口